العصي المضيئة وآلية عملها

العصي المضيئة (Light Sticks) أو عصي التألق (Glow Sticks) هي عبارة عن أنبوب بلاستيكي يحوي بداخله أنبوبة زجاجية. تتم إضاءة العصا عن طريق حني العصا البلاستيكية مما يسبب كسر الأنبوبة الزجاجية داخلها فتتحرر بذلك المادة الكيميائية الموجودة فيها لتمتزج مباشرة مع المواد الكيميائية داخل الأنبوب البلاستيكي. وبمجرد تلاقي هذه المواد مع بعضها يبدأ حدوث تفاعل كيميائي ناشر للطاقة مسبباً بذلك توهج العصا.
يعتبر الضوء شكلاً من أشكال الطاقة وكما هو معلوم فإنَّ بعض التفاعلات الكيميائية ينتج عنها طاقة، فالتفاعل في العصا المضيئة يحرر طاقة على شكل ضوء يسمى الضوء الناتج من تفاعل كيميائي بالتألق الكيميائي (Chemiluminescence)، وعلى الرغم من أنَّ التفاعل المولِّد للضوء لا يتطلب حدوثه تقديم حرارة، كما أنَه قد لا ينتج عنه حرارة، إلا أنَّ سرعته تتعلق بدرجة الحرارة. أي أنَّه إذا وضعت العصا المضيئة في جو بارد (كالثلاجة) فإنَّ سرعة التفاعل الكيميائي سوف تنخفض وبالتالي تصبح شدة الضوء المتحرر أقل أي أنَّ العصا ستعطي ضوء خافت إلا أنَّ هذا الضوء سيدوم لفترة طويلة. وعلى العكس، إذا وضعنا العصا في ماء ساخن فإنَّ سرعة التفاعل الكيميائي سوف تزداد وبالتالي نحصل على توهج قوي لكن لفترة قصيرة.
ما هي المواد الكيميائية الموجودة في العصا المضيئة:
يوجد ثلاث مواد تدخل في صناعة العصي المضيئة، منهم مادتان تتفاعلان مع بعضهما لتوليد طاقة، والمادة الثالثة هي صباغ فلورة قادر على امتصاص هذه الطاقة ومن ثم يعيد إصدارها على شكل ضوء. يوجد في الحقيقة أكثر من وصفة لصنع عصا مضيئة، لكن التركيبة التجارية الأكثر شيوعًا تستخدم محلولًا من فوق أوكسيد الهيدروجين (H2O2) الذي يحفظ في الأنبوبة الزجاجية الداخلية بمعزل عن مزيج مؤلَّف من ثنائي فنيل أوكسالات (Diphenyl-Oxalate) أو ما يعرف أيضًا بفنيل أوكسالات أستر (Phenyl Oxalate Ester) مع صباغ فلورة. يتعلق لون الضوء الناتج بصباغ الفلورة المستعمل داخل المزيج.
تتلخص آليَّة عمل العصا المضيئة بخطوتين؛ تتمثل الأولى بحدوث تفاعل مولَّد للطاقة ما بين المادة داخل الأنبوبة الزجاجية (فوق أوكسيد الهيدروجين H2O2) والمادة الأخرى داخل الأنبوب البلاستيكي (في حالتنا: فينيل أوكسالات أستر)، يلي ذلك امتصاص صباغ الفلورة لهذه الطاقة التي تؤدي إلى إثارة الكترونية في جزيء الصباغ تنتقل فيها الإلكترونات المثارة من السوية الطاقية الأرضية إلى سوية طاقية أعلى، ثم تسقط عائدة إلى سويتها الطاقية الأصلية محرِّرة بذلك الطاقة التي امتصتها على شكل إشعاع فلورة.
يمكننا تفصيل الخطوة الأولى المتمثلة بالتفاعل الناشر للطاقة على الشكل التالي:
معادلة العصي المضيئة
عند كسر الزجاجة الداخلية يتحرر فوق أوكسيد الهيدروجين (H2O2) ويختلط مع المكونات الأخرى في العصا، فتتم أكسدة مركب فينيل أوكسالات أستر لينتج عن ذلك جزيء فينول وجزيء غير مستقر هو هيدروبيروكسيد (Peroxyacid Ester)، يتفكك هذا المركب ذاتياً معطيا جزيء أخر من الفينول بالإضافة إلى جزيء بيروكسيد حلقي (Cyclic Peroxy)، وأخيرًا يتفكك هذا البيركسيد الحلقي ليعطي بدوره جزيء ثنائي أوكسيد الكربون (CO2) وطاقة يمتصها جزيء الصباغ ليعيد إصدارها على شكل ضوء.